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1、SF6断路器试验,目录,概述 高压开关设备介绍高压断路器 高压断路器常规试验,概述,断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备之一，它用于断开或闭合正常工作电流、开断故障电流。断路器最基本的要求是：在各种情况下应具有足够的开断能力、尽可能短的动作时间和高度的工作可靠性。断路器的最重要任务就是熄灭电弧，所以各种断路器都有不同结构的灭弧装置，它在很大程度上影响断路器的灭弧性能。,概述,现阶段运行的高压开关设备主要有四个电压等级500kV、220kV、35kV以及6kV的电压等级。其中500kV、220kV断路器基本上都是SF6断路器（包括GIS）；35kV断路器大部分为SF6断路器（包括GIS）、少
2、部分为少油断路器；6kV断路器主要为真空断路器。此次课程主讲SF6断路器。,高压断路器的分类和基本组成,高压断路器按采用灭弧介质的不同，可分为油断路器、空气断路器、真空断路器、六氟化硫断路器等几类。高压断路器的结构，原则上可以分为四个部分，即导电回路、灭弧装置、绝缘与支撑系统和操动机构。另外还包括传动装置和控制系统等部件。,高压断路器的分类和基本组成,断路器的基本组成部份灭弧室主触头、弧触头、喷嘴、气缸、压气室绝缘、电弧高温高压、消能灭弧、导通操作机构电磁、弹簧、气动、液压 触动机构、传动机构满足快速动作、故障率小,高压断路器外观,高压断路器灭弧室,高压断路器灭弧室开断过程,高压断路器的特性参
3、数,额定电压额定电压指的是线电压，标于断路器的铭牌上。额定电压的大小影响断路器的外形尺寸和绝缘水平，额定电压越高要求绝缘强度越高，外形尺寸越大，相间距离亦越大。额定电流额定电流是指在规定的环境温度下，断路器长时间允许通过的最大工作电流。断路器长期通过额定电流时，其各部分的发热温度不会超过允许值。额定电流的大小决定了断路器的触头结构和导电部分的截面。,额定短路开断电流断路器在开断操作时，首先起弧的某相电流称为开断电流，在额定电压下，断路器能可靠切断的最大短路电流的周期分量有效值为额定开断电流。额定动稳定电流和额定短路关合电流(峰值)国标规定，额定动稳定电流（即额定峰值耐受电流）等于额定短路关合电
4、流。这些电流是其额定开断电流周期分量有效值的2.55倍。额定热稳定电流和额定热稳定时间断路器的额定热稳定电流（即额定短时耐受电流）等于其额定开断电流，额定热稳定时间一般为2秒。,高压断路器的特性参数,高压断路器的特性参数,分、合闸操动机构的额定操作电压操作电压指操作时加于操动机构线圈端钮上的电压，它不包括与电源连接的导线压降。额定操作电压有：直流24、48、110、220V；交流110（100、127）、220、380V。合闸时间指在额定操作电压下，从断路器操动机构合闸回路通电开始到断路器主电路触头接通所需的时间。断路器合闸时间不应大于0.2 0.3秒。分闸时间指在额定操作电压下，从断路器操动
5、机构分闸回路通电开始到断路器各相完全断开所需的时间。,重合闸无电流间隔时间断路器在自动重合闸操作中，从开关各相断开起到重新合闸为止的一段时间。触头行程：在断路器操作过程中，触头从起始位置到终止位置所走的距离。触头超行程：在断路器合闸过程中，动静触头接触后，动触头继续前进的距离。超行程等于行程与开距之差。,高压断路器的特性参数,高压断路器介绍,高压油断路器高压油断路器用油来作灭弧介质。按油量的多少和油的用途，油断路器分为少油式和多油式两类。多油断路器所装的油量多，油量是少油断路器的10 15倍以上，它的油除了用来灭弧外，还要用来作为相对地（外壳）的、甚至相与相的绝缘，外壳是不带电的。少油断路器的
6、油量很少，一般只是十几公斤。它的油只用来作灭弧和触头间隙的绝缘，而带电部分对地之间的绝缘采用瓷介质。真空断路器真空断路器是一种比较先进的高压电器设备，它是主触头在高度真空中开断、闭合电路的新型断路器。所,谓真空是相对而言的，指绝对压力低于一个标准大气压的稀薄气体空间，一般出厂时气体压力为1.33*10-5Pa。由于它采用高真空作绝缘和灭弧介质，特别适用于频繁操作的高压电动机、高压电力电容器以及变配电系统供电线路的分、合与保护。其特点是无油污、维修量小，连续切断短路故障电流无需检修，无火灾和爆炸的危险。,高压断路器介绍,六氟化硫气体断路器SF6气体的性质六氟化硫气体断路器是利用SF6气体作为绝缘
7、介质和灭弧介质的新型高压断路器。SF6气体有较高的介电强度，采用SF6气体作为电气的绝缘介质可以大大缩小电气的外形尺寸，减少占地面积。SF6气体具有良好的灭弧性能，主要原因是：SF6气体的绝缘强度高；弧柱的电导率高，燃弧电压很低，弧柱的能量较小；电流过零后，介质绝缘,SF6断路器介绍,强度恢复很快，其恢复时间常数只有空气的1%，即它的介质恢复速度比空气要快100倍，也可以说它的灭弧能力比空气高100倍。,SF6断路器介绍,六氟化硫断路器的分类按结构型式分为瓷瓶支柱式和罐式六氟化硫断路器；按动作类型分为双压式和单压式六氟化硫断路器。双压式六氟化硫断路器有两个压力系统。一个是200 300kPa低
8、压气体系统，用来保证断路器内部的绝缘；另一个是约为1400kPa高压气体系统，用来灭弧。其优点是开断能力强，动作迅速，但结构复杂。,SF6断路器介绍,单压式六氟化硫断路器只充一种压力为300 500kPa的SF6气体作为断路器的内绝缘。在分合闸过程中，电弧由与触头同时运动的压力活塞压出SF6气体来熄灭，分合闸完毕，压气作用也停止，触头间气体恢复低压。单压式断路器结构简单，可靠性高，维护方便。近年来，有逐渐取代双压式六氟化硫断路器的趋势。,SF6断路器介绍,六氟化硫断路器的特点六氟化硫断路器的优点是断口耐压高；开断性能良好；允许的开断次数多，检修周期长；操作时噪声小；对恢复电压不敏感；寿命长。因
9、此在各个电压等级尤其是在高电压领域内得到了越来越广泛的使用。但六氟化硫断路器缺点有：对加工工艺和材料的要求比一般电器要高得多；需要专门的一套SF6气体系统；SF6气体在电弧高温的作用下，由于电离作用，会分解出剧毒气体，所以断路器内要装吸附器装置，内放活性铝（AL2O3）或分子筛来吸附这些毒气。,SF6断路器介绍,21,高压断路器介绍,220kV LTB245 HPL550,瓷柱式断路器实物图片,22,高压断路器介绍,LW56,LW13,罐式断路器实物图片,返回目录,SF6高压断路器常规试验,1.绝缘部件、辅助和控制回路绝缘电阻及交流耐压2.导电回路电阻3.合、分闸时间及同期性以及合闸电阻预投入
10、时间4.断路器的速度特性试验5.合、分闸电磁铁的最低动作电压6.断口并联电容器的电容量和tg7.分、合闸线圈的直流电阻及绝缘电阻8.断路器主回路对地、断口间及相间交流耐压,返回目录,1.绝缘部件、辅助和控制回路绝缘电阻及交流耐压,绝缘部件绝缘测量断路器的绝缘部件包括瓷套、绝缘拉杆、灭弧室、绝缘介质。在断路器合闸状态下测量绝缘电阻，主要检查绝缘拉杆、套管及绝缘介质的绝缘状况。在断路器分闸状态下测量绝缘电阻，主要检查各端口之间的绝缘以及内部灭弧室是否受潮或烧伤。,返回目录,返回试验目录,辅助和控制回路绝缘电阻及交流耐压使用仪器：测量SF6断路器辅助和控制回路绝缘电阻使用1000V兆欧表，辅助和控制
11、回路交流耐压值为1000V，可采用普通试验变压器或2500V兆欧表代替。试验结果判断依据：辅助和控制回路绝缘电阻不低于1M。在进行交流耐压试验前后绝缘电阻值不应降低。注意事项试验时应记录环境温度。,1.绝缘部件、辅助和控制回路绝缘电阻及交流耐压,2.导电回路电阻,导电回路电阻测量导电回路电阻主要取决于断路器动静触头的接触电阻，其大小直接影响通过正常工作电流时是否产生不允许的发热，及通过短路电流时的切断性能；它是反应安装检修质量的重要数据。使用仪器：回路电阻测试仪（要求不小于100A）或双臂直流电桥。,返回目录,返回试验目录,2.导电回路电阻,测量要求：将SF6断路器合闸，将导电回路测试仪试验线
12、接至断路器一次接线端上，注意电压线接在内侧，电流线接在外侧。试验结果判断依据：交接时和大修后导电回路电阻数值应不大于出厂值的105%，运行中回路电阻值应符合制造厂的规定且不大于交接值的120%。注意事项：如采用直流压降法测量，则电流应不小于100A。,2.导电回路电阻,直流压降法原理图,返回目录,返回试验目录,2.导电回路电阻,触头接触电阻上升的原因有：触头表面氧化触头间存在有机杂物或多次开断短路电流后，残存有碳化物触头压力下降触头有效接触面积减少,返回目录,返回试验目录,2.导电回路电阻,测量时合上断路器，将回路电阻测试仪与断路器一次接线端用试验导线连接，电流线接在外侧、电压线接在内侧。施加
13、不小于100A的直流电流，测量出每相导电回路的直流电阻值，其值应符合厂家技术规范要求。,2.导电回路电阻,3.合、分闸时间及同期性以及合闸电阻预投入时间,主要测量断路器主辅触头三相及同相各断口分合闸的同期性及配合时间，应符合产品技术条件的规定。要求：断路器在额定操作电压、气压或液压下进行，对于500kV断路器应尽可能使用6通道以上的开关机械特性测试仪进行测量。分闸时间：是指从断路器分闸操作起始瞬间（接到分闸指令瞬间）起到所有极的触头分离瞬间为止的时间间隔。所有断路器都应做此试验。,返回目录,返回试验目录,合闸时间：是指处于分闸位置的断路器，从合闸回路通电起到所有极触头都接触瞬间为止的时间间隔。
14、所有断路器都应做此试验。分合时间：是断路器在自动重合闸时，从所有极触头分离瞬间起至首先接触极接触瞬间为止的时间间隔。对于具有重合闸操作的断路器，应做此试验。,3.合、分闸时间及同期性以及合闸电阻预投入时间,合分时间：是断路器在不成功重合闸的合分过程中或单独合分操作时，从首先接触极触头接触瞬间起到随后的分操作时所有极触头均分离瞬间为止的时间间隔。对于具有重合闸操作的断路器，应做此试验。分闸与合闸操作同期性：是断路器在分闸和合闸操作时，三相分断和接触瞬间的时间差，以及同相各灭弧单元触头分断和接触瞬间的时间差，前者称为相间同期性，后者称为同相各断口间同期性。所有断路器都应做此试验。断路器分、合闸的严
15、重不同期，将造成线路或变压器的非全相接入或切断，从而可能出现危害绝缘的过电压。,3.合、分闸时间及同期性以及合闸电阻预投入时间,测量方法：将断路器特性测试仪的合、分闸控制线分别接入断路器二次控制线中，用试验接线将断路器一次各断口的引线接入测试仪的时间通道。试验接线如图：,返回目录,返回试验目录,3.合、分闸时间及同期性以及合闸电阻预投入时间,将可调直流电源调至额定操作电压，通过控制断路器特性测试仪，在额定操作电压及额定机构压力下对SF6断路器进行分、合操作，得出是各相合、分闸时间。三相合闸时间中的最大值与最小值之差即为合闸不同期；三相分闸时间中的最大值与最小值之差即为分闸不同期。如果SF6断路
16、器每相存在多个断口，则应同时测量各个断口的合、分时间，并得出同相各断口合、分闸的不同期。如果断路器带有合闸电阻，则应同时测量合闸电阻的预先投入时间。,返回目录,返回试验目录,3.合、分闸时间及同期性以及合闸电阻预投入时间,试验结果判断依据：除制造厂另外规定外，合闸电阻阻值变化允许范围不得大于5%。合闸电阻的提前投入时间按制造厂规定校核断路器的合、分闸时间及合分（金属短接）时间，主、辅触头的配合时间应符合制造厂规定。除制造厂另有规定外，断路器的分、合闸同期性应满足下列要求：相闸合闸不同期不大于5ms；相闸分闸不同期不大于3ms；同相各断口合闸不同期不大于3ms；同相各断口分闸不同期不大于2ms；
17、,返回目录,返回试验目录,3.合、分闸时间及同期性以及合闸电阻预投入时间,断路器合闸电阻主要用于限制重合闸时产生的过电压，对于这个电阻的测量不同厂家有不同的测量方法，在交接时候可采用厂家提供的方法进行测量，但断路器被安装后，厂家提供的方法往往费时费力，这时候可采用合闸电阻测试仪进行测量。,返回目录,返回试验目录,3.合、分闸时间及同期性以及合闸电阻预投入时间,4.断路器的速度特性试验,合、分闸速度被测速度参量的定义刚分速度：指开关分闸过程中，动触头与静触头分离瞬间的运动速度。技术条件无规定时，国家标准推荐取刚分后0.01s内平均速度作为刚分点的瞬时速度，并以名义超程的计算点作为刚分计算点。刚合
18、速度：指开关合闸过程中，动触头与静触头接触瞬间的运动速度。技术条件无规定时，国家标准推荐取刚合前0.01s内平均速度作为刚合点的瞬时速度，并以名义超程的计算点作为刚合计算点。,返回目录,返回试验目录,最大分闸速度：指断路器分闸过程中区段平均速度的最大值，但区段长短应按技术条件规定，如无规定，则按0.01s计算。使用仪器：可调直流电压源。输出范围应为：电压：0250V 直流，电流：应不小于5A，纹波系数不大于3%；断路器特性测试仪一台，要求仪器时间精度误差不大于0.1ms,时间通道数应不少于6个，至少有一个模拟输入通道。试验方法：本项试验可结合断路器合、分闸时间试验同时进行，将测速传感器可靠固定
19、，并将传感器运动部分牢固连接至断路器机构的速度测量运动部件上。利用断路器特性测试仪进行断路器合、分操作，根据所得的时间行程特性求得合、分闸速度。,4.断路器的速度特性试验,4.断路器的速度特性试验,试验结果判断依据：合、分闸速度的测量方法及结果应符合制造厂的规定。开关速度测量，是检验开关开断性能的最重要试验，其测量也较为复杂。首先理解开关合闸速度与分闸速度的概念（真空开关的分合闸速度的定义有什么区别）目前最常用的是采用电磁振荡器测速，此时所测量的是平均速度。例如，对于油断路器，刚分和刚合时的速度是最重要的参数，用电磁振荡器测速时，大多是指测量分后和合前001s内的平均速度。,返回目录,返回试验
20、目录,另外还有转鼓测速仪和滑线电阻测速仪，这些仪器实际上测量的是行程时间曲线。而光栅测速仪所测量的是不连续的行程曲线。速度测量的实质就是在测量一定时间内的行程。断路器只有保证适当的分、合闸速度，才能充分发挥其开断电流的能力，以及减小合闸过程中预击穿造成的触头电磨损及避免发生触头熔焊。,4.断路器的速度特性试验,5.合、分闸电磁铁的最低动作电压,合、分闸电磁铁的最低动作电压使用仪器：可调直流电压源。输出范围应为：电压：0250V 直流，电流：应不小于5A，纹波系数不大于3%。（现阶段主要使用断路器动特性分析仪）试验方法：将直流电源的输出经刀闸分别接入断路器二次控制线的合闸或分闸回路中，在一个较低
21、电压下迅速合上并拉开直流电源出线刀闸，断路器不会动作，逐步提高此电压值，重复以上步骤，当断路器正确动作时，记录此前的电压值。则分别为合、分闸电磁铁的最低动作电压值。,返回目录,返回试验目录,如果存在第二分闸回路，则应同时测量第二分闸电磁铁的最低动作电压。试验结果判断依据：并联合闸脱扣器应能在其交流额定电压的85%110%范围或直流额定电压的80%110%范围内可靠动作并联分闸脱扣器应能在其额定电源电压65%120%范围内可靠动作，档电源电压低至额定值的30%或更低时不应脱扣注意事项：采用突然加压法,5.合、分闸电磁铁的最低动作电压,试验参数,5.合、分闸电磁铁的最低动作电压,返回目录,返回试验
22、目录,6.断口并联电容器的电容量和tg,概念：电介质损耗正切值（tg）就是有功电流与无功电流之比。使用仪器：温度计（误差1）、湿度计介损测试仪试验方法：断路器处于分闸位置时，参照各介损测试仪进行试验接线，试验采用正接线法。试验结果判断依据：,返回目录,返回试验目录,交接时测量SF6断路器各断口及并联电容并联后的电容量和介损质耗角正切，并作为该设备原始记录，以后试验应与原始值比较，应无明显变化。安全措施：介质损耗试验中高压测试线电压约为10kV，应注意测试高压线对地绝缘问题和人身安全。测试介损电桥应良好接地。,6.断口并联电容器的电容量和tg,注意事项：仅对多断口断路器存在断口电容，实际测试为断
23、口电容与断路器断口并联后的电容量与介损，交接时应测量并联后的电容量与介损，以后试验与交接时进行比较。试验应采用正接线试验接线原理图如图：将介损仪的HV端通过试验线接到断路器断口的动触头侧，将Cx端通过试验线接到断路器断口的静触头侧,返回目录,返回试验目录,6.断口并联电容器的电容量和tg,试验接线原理图如图：将介损仪的HV端通过试验线接到断路器断口的动触头侧，将Cx端通过试验线接到断路器断口的静触头侧,6.断口并联电容器的电容量和tg,7.分、合闸线圈的直流电阻及绝缘电阻,断路器分、合闸线圈绝缘电阻及直流电阻测量用1000V兆欧表测量分、合闸线圈的绝缘电阻，其值不应低于10M。用万用表测量分、合闸线圈的直流电阻，其值与产品出厂试验值比较无明显差别。,返回目录,返回试验目录,50,谢谢大家!,
